JPH09201009A - 交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リヤファン７の吸入抵抗が大きくても、三相
整流装置１２、電圧調整装置１３およびブラシ１４等の
被冷却部品の冷却に必要な風量を確保し、且つリヤファ
ン７の風量を増加してもファン騒音を最小限に抑えるこ
とが可能なファン形状を得る。 【解決手段】 リヤファン７の曲面ブレード７ａの入口
側端部での接線と軸心を中心とした円周に対する接線と
が成す入口角を６０°から７０°までの範囲に設定し、
リヤファン７の曲面ブレード７ａの出口側端部での接線
と軸心を中心とした円周に対する接線とが成す出口角を
５０°から６５°までの範囲に設定した。さらに、曲面
ブレード７ａの外径をφ１０８mmとした時に、曲面ブレ
ード７ａの内径と外径との比を０．７０から０．８５ま
での範囲に設定した。これにより、リヤファン７の風量
が増加しても、複数枚の曲面ブレード７ａ付近で乱流が
発生しないので、ファン騒音が最小騒音となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転子の回転に
伴って電機子巻線に交流出力が発生する交流発電機に関
するもので、特に車両に搭載されたバッテリの充電およ
び電気装置へ電力を供給する車両用交流発電機に係わ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば車両用交流発電機は、
図６に示したように、界磁コイル（図示せず）が巻装さ
れるランデル型のポールコア１０１を、エンジンに回転
駆動される回転軸１０２の略中央部に固定している。そ
して、そのポールコア１０１の軸方向の一端面には、軸
方向に複数の曲面ブレード１０３を突設した環状の支持
板１０４よりなる遠心式ファン１０５が溶接等の接合手
段を用いて接合されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の車両
用交流発電機においては、整流装置、ブラシ、電圧調整
装置等の被冷却部品が遠心式ファン１０５の吸込側に設
けられている。このため、吸入抵抗が大きくなり、冷却
に必要な風量を確保できないという問題が生じている。
そこで、遠心式ファン１０５の風量を増加して冷却性能
を向上することが考えられるが、遠心式ファン１０５の
風量が増加するに従ってファン騒音も増加してしまう。
このため、図６に示したように、遠心式ファン１０５の
風量を必要最小限に抑え、更に曲面ブレード１０３のピ
ッチ（周方向のブレード形成間隔）を不等ピッチ化して
ピッチノイズを分散させ騒音増加を抑制していた。しか
しながら、近年の小型、高出力化の要望および車外騒音
規制に対応するには、更なる高冷却と低騒音化が必要と
なり、従来の車両用交流発電機での対応は限界にきてい
る。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、上記問題点に鑑み、冷却フ
ァンの吸入抵抗が大きくても、被冷却部品の冷却に必要
な風量を確保し、且つ冷却ファンの風量を増加しても騒
音を最小限に抑えることができるファン形状を得ること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、冷却ファンの曲面ブレードを回転方向に凸形状
となるようにある曲率半径で設けると共に、曲面ブレー
ドの入口側端部での接線と軸心を中心とした円周に対す
る接線とがなす入口角β1 を６０°から７０°までの範
囲に設定し、曲面ブレードの出口側端部での接線と軸心
を中心とした円周に対する接線とがなす出口角β2 を５
０°から６５°までの範囲に設定することにより、冷却
ファンに吸引された冷却風が剥離することなく、また渦
流を生じることなく、隣接する曲面ブレード間を半径方
向にスムーズに流れて、曲面ブレードの出口側端部から
吹き出される。

【０００６】したがって、冷却ファンよりも吸込側に被
冷却部品が設けられていることで冷却ファンの吸入抵抗
が大きくても、被冷却部品を冷却するのに必要な風量を
充分確保できる。また、冷却ファンの回転速度を増加し
たり、曲面ブレードの個数を増加したりすることで、冷
却ファンの風量を増加しても、冷却風が大きく乱れるこ
とを防止できるので、冷却ファンを回転させることによ
り発生する騒音を最小限に抑制できるという効果が得ら
れる。

【０００７】請求項２に記載の発明によれば、冷却ファ
ンの曲面ブレードの内径Ｄ1 と外径Ｄ2 との比（Ｄ1 ／
Ｄ2 ）を０．７０から０．８５までの範囲に設定するこ
とにより、冷却ファンの風量を最大した時の最小騒音が
可能な冷却ファン形状が得られる。

【０００８】請求項３に記載の発明によれば、冷却ファ
ンを界磁極の軸方向の端面に機械的に接合することによ
り、冷却ファンを直接回転軸に固定するものと比較して
回転軸の軸方向寸法を短縮できるので、交流発電機の軸
長を短縮できる。これにより、交流発電機の小型、軽量
化を達成できるという効果が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】

〔実施例の構成〕図１ないし図５はこの発明の交流発電
機を自動車用オルタネータに適用した実施例を示したも
ので、図１はその自動車用オルタネータの全体構造を示
した図である。

【００１０】自動車用オルタネータ１は、回転動力を受
けて発電を行う発電機であって、車両に搭載された車載
バッテリ（図示せず）の充電および車載電気装置（図示
せず）へ電力を供給する車両用オルタネータである。こ
の自動車用オルタネータ１は、ハウジング２の内周面に
固定されたステータ３と、このステータ３と相対回転す
ると共にシャフト４を一体的に回転するロータ５と、こ
のロータ５のフロント側に取り付けられたフロントファ
ン６と、ロータ５のリヤ側に取り付けられたリヤファン
７等から構成されている。

【００１１】ハウジング２は、ドライブフレーム８、リ
ヤフレーム９およびリヤカバー１０により構成されてい
る。なお、ドライブフレーム８とリヤフレーム９は、ス
テータ３を保持固定すると同時に、エンジン側のブラケ
ット（図示せず）への取り付けを行うケースである。ま
た、ドライブフレーム８とリヤフレーム９は、複数本の
スタッドボルトおよび複数個のナット等の締結具（図示
せず）により締付け固定されている。

【００１２】リヤカバー１０は、アルミニム合金等の金
属板をプレス加工することにより所定の形状に一体成形
したもので、リヤフレーム９に複数本のボルトおよび複
数個のナット等の締結具（図示せず）を用いて締付け固
定されている。また、リヤカバー１０には、シャフト４
の軸方向と略平行な方向から内部に冷却風を吸い込むた
めの多数の吸込口（図示せず）が形成されている。

【００１３】なお、リヤカバー１０とリヤフレーム９と
の間には、ブラシホルダ１１、三相整流装置１２および
電圧調整装置１３が収容されている。ブラシホルダ１１
は、三相整流装置１２および電圧調整装置１３と電気的
に接続させるためのターミナルをインサート成形した樹
脂製箱体である。このブラシホルダ１１内には、２個の
ブラシ１４が収容されている。これらのブラシ１４は、
本発明の被冷却部品であって、スプリング１５等の付勢
手段により後記するスリップリングの外周面に押圧され
て摺動することによりスリップリングと電気的に接続さ
れている。

【００１４】三相整流装置１２は、本発明の被冷却部品
であって、後記する三相のステータコイルで発生した交
流出力を整流して直流出力に変換するレクチファイヤ
（ダイオード）１２ａ、１２ｂからなる三相全波整流ブ
リッジ回路（図示せず）、および直流出力を車載バッテ
リに供給するための直流出力端子１６を有している。電
圧調整装置１３は、本発明の被冷却部品であって、後記
するロータコイルに供給する励磁電流を制御して三相の
ステータコイルの出力電圧を調整するレギュレータであ
る。

【００１５】ドライブフレーム８は、アルミニウムダイ
キャストにより一体成形したフロントハウジング（第１
ハウジング）であって、内周側にベアリング１７を保持
する円筒形状のベアリングホルダ（軸受保持部）１８を
一体成形している。また、ドライブフレーム８は、シャ
フト４の軸方向と略平行な方向に向かって開口した多数
の吸込口１９、およびシャフト４の略半径方向に向かっ
て開口した多数の排出口２０をそれぞれ所定の間隔で形
成している。

【００１６】そして、ドライブフレーム８は、フロント
ファン６の複数枚の曲面ブレード６ａの先端部との間に
所定の空隙（エアギャップ：例えば１．０mm程度）を形
成する環状のシュラウド２１を一体成形している。シュ
ラウド２１は、フロントファン６の複数枚の曲面ブレー
ド６ａの吸込側端部から吹出側端部に向かう冷却風の第
１通風路を形成する風路形成手段である。

【００１７】なお、ドライブフレーム８の上端側には、
エンジンの上側ブラケット（図示せず）にボルトやナッ
ト等の締結具（図示せず）により締付け固定されるステ
ー部２２が一体成形されている。また、ドライブフレー
ム８の下端側には、エンジンの下側ブラケット（図示せ
ず）にボルトやナット等の締結具（図示せず）により締
付け固定されるステー部２３が一体成形されている。こ
れらのステー部２２、２３には、締結具が挿通する円形
状の挿通穴２２ａ、２３ａが貫通している。

【００１８】リヤフレーム９は、アルミニウムダイキャ
ストにより一体成形したリヤハウジング（第２ハウジン
グ）であって、内周側にベアリング２４を保持する円筒
形状のベアリングホルダ（軸受保持部）２５、およびこ
のベアリングホルダ２５より後方（リヤ）側に延長され
たスリップリングカバー２６を一体成形している。な
お、スリップリングカバー２６は、ブラシホルダ１１と
共に、２個のブラシ１４と後記する２個のスリップリン
グとの摺動部分を覆ってその摺動部分への水等の異物の
浸入を防止している。また、リヤフレーム９は、シャフ
ト４の軸方向と略平行な方向に向かって開口した多数の
吸込口２７、およびシャフト４の略半径方向に向かって
開口した多数の排出口２８をそれぞれ所定の間隔で形成
している。

【００１９】そして、リヤフレーム９は、リヤファン７
の複数枚の曲面ブレード７ａの先端部との間に所定の空
隙（エアギャップ：例えば１．０mm前後）を形成する環
状のシュラウド２９を一体成形している。シュラウド２
９は、リヤファン７の複数枚の曲面ブレード７ａの吸込
側端部から吹出側端部に向かう冷却風の第２通風路を形
成する風路形成手段である。

【００２０】なお、リヤフレーム９の下端側には、ドラ
イブフレーム８のステー部２３と共に、エンジンの下側
ブラケットにボルトやナット等の締結具により締付け固
定されるステー部３０が一体成形されている。このステ
ー部３０には、締結具が挿通する円形状の挿通穴３０ａ
が貫通している。

【００２１】ステータ３は、ドライブフレーム８の内周
面に圧入されて固定されたステータコア３１、およびこ
のステータコア３１に巻装された三相のステータコイル
３２等から構成された固定子である。ステータコア３１
は、磁性材料製の薄板を複数積層した電機子鉄心（固定
子鉄心）である。このステータコア３１は、ロータ５か
ら出た磁束が三相のステータコイル３２と有効に交差す
るように作られた磁束通路を形成する。そして、ステー
タコア３１の内周側には、多数のスロット（図示せず）
が等間隔で形成されている。三相のステータコイル３２
は、ロータ５の回転に伴って三相の交流出力が誘起する
電機子巻線（固定子巻線）であって、Ｙ結線またはΔ結
線により接続されている。

【００２２】シャフト４は、本発明の回転軸であって、
ハウジング２の内周側でベアリング（軸受）１７、２４
を介して回転自在に支持されている。そして、シャフト
４の先端部には、Ｖプーリ（Ｖベルト用プーリ）３３が
座付きナット３３ａとベアリング１７との間に締付け固
定されている。このＶプーリ３３は、Ｖベルト等の伝動
手段（図示せず）を介してエンジン（駆動源）の出力軸
に装着されたＶベルト用プーリ（図示せず）に連結され
ている。なお、シャフト４をエンジンの出力軸に直接連
結しても良く、またシャフト４とエンジンの出力軸との
間に一段以上の歯車変速機やＶベルト式三段変速機等の
伝動手段を連結しても良い。

【００２３】ロータ５は、界磁として働く部分で、ステ
ータコア３１の内周面に対向して配されたランデル型の
ポールコア３４、このポールコア３４に巻装されたロー
タコイル３５、およびこのロータコイル３５に給電を行
う２個のスリップリング３６等から構成された回転子で
ある。

【００２４】ポールコア３４は、本発明の界磁極であっ
て、中心部をシャフト４が貫通している。このポールコ
ア３４は、ロータコイル３５に励磁電流が流れると、一
方の爪状磁極部３７が全てＮ極になり、他方の爪状磁極
部３８が全てＳ極になるロータコア（回転子鉄心）であ
る。ロータコイル３５は、励磁電流が流れるとポールコ
ア３４を磁化する界磁巻線（フィールドコイル）であっ
て、ポールコア３４の中央部に樹脂製のコイルボビン３
９を介して巻装されている。このロータコイル３５の端
末線は、半田付け等の接続手段を用いて２個のコネクシ
ョンバー４０に電気的に接続されている。なお、コイル
ボビン３９は、ロータコイル３５とポールコア３４とを
電気的に絶縁する樹脂部材で作られている。

【００２５】２個のスリップリング３６は、シャフト４
の後端部（他端部）の外周に圧入等により固定されてい
る。これらのスリップリング３６は、円環形状の導電性
金属（例えば銅合金）よりなり、半田付け等の接続手段
を用いて２個のコネクションバー４０に電気的に接続さ
れている。２個のスリップリング３６は、外周面を２個
のブラシ１４が摺動することにより、ロータコイル３５
に励磁電流を供給するものである。

【００２６】ここで、この自動車用オルタネータ１で
は、図２に示したように、ロータコイル３５の端末線と
コネクションバー４０とを、絶縁被覆部材としての絶縁
チューブ４１より露出した端末線の先端部をコネクショ
ンバー４０の穴部内に差し込んだ後にフュージング溶接
等の抵抗溶接により結線している。そして、車両振動や
自動車用オルタネータ１の回転変動によりロータコイル
３５の端末線の先端部とコネクションバー４０との結線
部分や、スリップリング３６とコネクションバー４０と
の結線部分が共振することにより、それらの両結線部分
の接続強度が低下することを防止するために、絶縁チュ
ーブ４１の先端部および端末線とコネクションバー４０
との結線部分を図示しない含浸剤（エポキシ系樹脂）に
より覆っている。

【００２７】フロントファン６は、鉄系金属板をプレス
加工することにより所定の形状に一体成形されている。
そして、フロントファン６は、ハウジング２内に冷却風
を発生させる複数枚の曲面ブレード６ａ、およびこれら
の曲面ブレード６ａを略環板形状の支持板６ｂを有して
いる。

【００２８】複数枚の曲面ブレード６ａは、支持板６ｂ
の外周端縁より前方側に約６０°〜９０°だけ折り曲げ
られている。支持板６ｂは、ポールコア３４の一方の爪
状磁極部３７の前側壁面にプロジェクション溶接等の接
合手段を用いて複数箇所で固定されている。さらに、フ
ロントファン６は、複数枚の曲面ブレード６ａから支持
板６ｂにかけて、フロントファン６の剛性を向上させる
ための補強用リブ（図示せず）が多数形成されている。
これらの補強用リブは前方側に凸状に突出している。

【００２９】なお、フロントファン６には、シャフト４
の軸方向と略平行な方向（図示左方向）から吸い込んだ
一部の空気をシャフト４の軸方向と略平行な方向（図示
右方向）に向かって送風すると共に、シャフト４の軸方
向と略平行な方向（図示左方向）から吸い込んだ残部の
空気をシャフト４の略半径方向（図示上方向）に向かっ
て送風する軸流式ファンが利用されている。

【００３０】リヤファン７は、本発明の冷却ファンであ
って、フロントファン６と同様にして、鉄系金属板をプ
レス加工することにより所定の形状に一体成形されてい
る。そして、リヤファン７は、ハウジング２内に冷却風
を発生させる複数枚の曲面ブレード７ａ、およびこれら
の曲面ブレード７ａを環状の支持板７ｂを有している。
複数枚の曲面ブレード７ａは、支持板７ｂの外周端縁よ
り後方側に略９０°だけ折り曲げられている。そして、
曲面ブレード７ａは、外径がφ６５mm〜φ１１０mm、内
径がφ６４mm〜φ９３mmで、曲率半径を持つように回転
方向に凸形状となるよう円弧形状に形成されている。

【００３１】さらに、リヤファン７は、複数枚の曲面ブ
レード７ａから支持板７ｂにかけて、リヤファン７の剛
性を向上させるための補強用リブ７ｃが多数形成されて
いる。そして、支持板７ｂの接合部７ｄは、ポールコア
３４の他方の爪状磁極部３８の後側壁面にバッフルプレ
ート４２を介してプロジェクション溶接等の接合手段を
用いて複数箇所（本例では６箇所）で固定されている。
なお、フロントファン６には、シャフト４の軸方向と略
平行な方向（図示左方向）から吸い込んだ空気をシャフ
ト４の略半径方向（図示上方向）に向かって送風する遠
心式ファンが利用されている。

【００３２】バッフルプレート４２は、フロントファン
６の曲面ブレード６ａから吐出された軸方向の冷却風と
リヤファン７の曲面ブレード７ａより吐出される半径方
向（遠心方向）の冷却風とがスムーズに半径方向へ向か
うように区分する冷却風ガイド板である。このバッフル
プレート４２は、アルミニウム合金等の金属板をプレス
成形することにより略円環板形状に一体成形されたもの
で、内周にリヤファン７にかしめ固定するための２個の
突起爪部４３を形成している。なお、このバッフルプレ
ート４２は設けなくても良い。

【００３３】次に、図３において、リヤファン７の曲面
ブレード７ａの入口側端部（吸込側端部）での接線ｖと
軸心Ｏを中心とした円周に対する接線ｗとがなす入口角
をβ1 、曲面ブレード７ａの出口側端部（吹出側端部）
での接線ｘと軸心Ｏを中心とした円周に対する接線ｙと
がなす出口角をβ2 、曲面ブレード７ａの内径をＤ1、
曲面ブレード７ａの外径をＤ2 、曲面ブレード７ａの内
径と外径との比を（Ｄ1 ／Ｄ2 ）、曲面ブレード７ａの
高さをＨとしたときに、特性がどのように変化するかに
ついて、種々の実験を行ったので、その結果を説明す
る。

【００３４】第１の実験は、リヤファン７の曲面ブレー
ド７ａの入口角β1 を３０°から９０°の範囲で変化さ
せ、且つ出口角β2 を３０°から９０°の範囲で変化さ
せたときのリヤファン７の吸入風量Ｑの変化を調査した
もので、その結果を図４（ａ）のグラフに示した。この
実験では、リヤファン７の板厚ｔを１．２mm、曲面ブレ
ード７ａの内径Ｄ1 をφ８８mm、曲面ブレード７ａの外
径Ｄ2 をφ１０８mm、曲面ブレード７ａの高さＨを１
６．８mm、リヤファン７の周速（回転速度）Ｖを１２０
００ｒｐｍという条件下で調査を行った。

【００３５】この図４（ａ）はリヤファン７の曲面ブレ
ード７ａの出口角β2 を横軸に、リヤファン７の吸入風
量Ｑを縦軸に示したものである。この第１の実験から曲
面ブレード７ａの入口角β1 が６０°、７０°、９０°
のとき吸入風量Ｑが増加し、出口角β2 は角度が大きく
なればなる程吸入風量Ｑが増加することが分かる。

【００３６】第２の実験は、リヤファン７の曲面ブレー
ド７ａの入口角β1 を３０°から９０°の範囲で変化さ
せ、且つ出口角β2 を３０°から９０°の範囲で変化さ
せたときのリヤファン７のファン騒音の変化を調査した
もので、その結果を図４（ｂ）のグラフに示した。この
実験では、第１の実験と同様な条件下で調査を行った。

【００３７】この図４（ｂ）はリヤファン７の曲面ブレ
ード７ａの出口角β2 を横軸に、リヤファン７のファン
騒音を縦軸に示したものである。この第２の実験から曲
面ブレード７ａの入口角β1 が９０°、７０°、６０
°、５０°、３０°の順にファン騒音が大きく、出口角
β2 は３０°から６５°まではファン騒音が緩やかに増
加するが、７０°を過ぎるとファン騒音が急激に増大す
ることが分かる。

【００３８】第３の実験は、リヤファン７の曲面ブレー
ド７ａの入口角β1 を３０°から９０°の範囲で変化さ
せ、且つ出口角β2 を３０°から９０°の範囲で変化さ
せたときのリヤファン７の比騒音レベルの変化を調査し
たもので、その結果を図５（ａ）のグラフに示した。こ
の実験では、第１の実験と同様な条件下で調査を行っ
た。

【００３９】この図５（ａ）はリヤファン７の曲面ブレ
ード７ａの出口角β2 を横軸に、リヤファン７の比騒音
レベルを縦軸に示したものである。この第３の実験から
曲面ブレード７ａの入口角β1 が９０°、３０°、５０
°、７０°、６０°の順に比騒音レベルが大きく、出口
角β2 は３０°から５０°までは比騒音レベルが緩やか
に減少するが、５０°から７０°の範囲では逆に比騒音
レベルが緩やかに上昇し、更に７０°を過ぎると比騒音
レベルが急激に上昇することが分かる。以上の３つの実
験から、リヤファン７の曲面ブレード７ａの入口角β1
は、６０°から７０°の範囲が最適範囲となり、曲面ブ
レード７ａの出口角β2 は、５０°から６５°の範囲が
最適範囲となる。

【００４０】第４の実験は、リヤファン７の曲面ブレー
ド７ａの入口角β1 を７０°に固定し、出口角β2 を６
０°、５０°、曲面ブレード７ａの外径Ｄ2 をφ１０８
mmに固定し、曲面ブレード７ａの内径Ｄ1 を変化させて
リヤファン７の風量の変化を調査したもので、その結果
を図５（ｂ）のグラフに示した。この実験では、リヤフ
ァン７の板厚ｔを１．２mm、曲面ブレード７ａの外径Ｄ
2 をφ１００mm、曲面ブレード７ａの高さＨを１６．８
mm、リヤファン７の周速（回転速度）Ｖを１２０００ｒ
ｐｍという条件下で調査を行った。

【００４１】この図５（ｂ）は曲面ブレード７ａの内径
Ｄ1 と外径Ｄ2 との比である内外径比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）を
横軸に、リヤファン７の風量を縦軸に示したものであ
る。この第４の実験から、風量最大で且つ最小騒音が可
能な範囲は内外径比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）が０．７から０．８
５の範囲であることが分かる。なお、内外径比が０．５
の場合には内径Ｄ1 はφ５０mm、内外径比が０．７の場
合には内径Ｄ1 はφ７０mm、内外径比が０．８５の場合
には内径Ｄ1 はφ８５mm、内外径比が０．９の場合には
内径Ｄ1 はφ９０mmとなる。

【００４２】〔第１実施例の作用〕次に、上記のよう
に、曲面ブレード７ａの入口角β1 を６０°から７０°
の範囲に設定し、出口角β2 を５０°から６５°の範囲
に設定し、内外径比（Ｄ1 ／Ｄ2 ）を０．７から０．８
５の範囲に設定したリヤファン７をポールコア１１に組
み付けた自動車用オルタネータ１の作用を図１および図
３に基づいて簡単に説明する。

【００４３】エンジンの回転動力がＶベルト等の伝動手
段を介してＶプーリ３３に伝達されると、シャフト４が
回転することによりロータ５が回転する。すなわち、シ
ャフト４と一体的にポールコア３４、ロータコイル３５
および２個のスリップリング３６が回転する。そして、
電圧調整装置１３内の半導体スイッチがオンすることに
より２個のブラシ１４、２個のスリップリング３６を介
してロータコイル３５に励磁電流が流れる。したがっ
て、ロータコイル３５に励磁電流が流れることによりポ
ールコア３４が励磁される。これにより、ポールコア３
４の一方の爪状磁極部３７が全てＮ極になり、他方の爪
状磁極部３８が全てＳ極になる。

【００４４】そして、ロータ５と相対回転するステータ
３のステータコア３１に巻装された三相のステータコイ
ル３２に順次交流電流が誘起する。この三相の交流電流
は、三相整流装置１２で整流されて直流電流に変換され
直流出力端子１６から車載バッテリに供給される。これ
により、車載バッテリに充電電流が流れることによって
車載バッテリが充電される。

【００４５】ここで、自動車用オルタネータ１の三相整
流装置１２、電圧調整装置１３、ブラシ１４、ロータコ
イル３５、三相のステータコイル３２およびスリップリ
ング３６等の各電気部品が通電されることにより発熱す
る。この熱は、ポールコア３４が回転することにより、
一対の爪状磁極部３７、３８に取り付けられたフロント
ファン６およびリヤファン７が回転することにより、ハ
ウジング２内に冷却風が吸い込まれることにより冷却さ
れる。

【００４６】具体的には、フロントファン６の複数枚の
曲面ブレード６ａの回転により、多数の吸込口１９から
ドライブフレーム８内に吸い込まれた一部の冷却風は、
図１に示したように、フロントファン６の複数枚の曲面
ブレード６ａの吸込側端部から吹出側端部を通ってシャ
フト４の軸方向と略平行な方向に流れる。

【００４７】この冷却風は、ロータコイル３５、および
このロータコイル３５の熱がコイルボビン３９を介して
伝熱されるポールコア３４の各爪状磁極部３７、３８に
当たってロータコイル３５および各爪状磁極部３７、３
８を冷やす。これにより、ロータコイル３５および各爪
状磁極部３７、３８の熱が放熱されることによりロータ
コイル３５およびポールコア３４が冷却される。

【００４８】また、フロントファン６の複数枚の曲面ブ
レード６ａの回転により、多数の吸込口１９からドライ
ブフレーム８内に吸い込まれた残部の冷却風は、シャフ
ト４の軸方向から複数枚の曲面ブレード６ａの吸込側端
部に侵入した後に複数枚の曲面ブレード６ａとハウジン
グ２側のシュラウド２１の作用により徐々にシャフト４
の半径方向に偏向して複数枚の曲面ブレード６ａの吹出
側端部から吹き出される。そして、冷却風は、三相のス
テータコイル３２の表面を通過して多数の排出口２０か
らドライブフレーム８の外部に排出される。これによ
り、三相のステータコイル３２の熱が放熱されることに
より三相のステータコイル３２が冷却される。

【００４９】さらに、リヤファン７の複数枚の曲面ブレ
ード７ａの回転により、多数の吸込口からリヤカバー１
０内に吸い込まれた冷却風は、三相整流装置１２、電圧
調整装置１３、ブラシ１４およびスリップリング３６を
冷却した後に、多数の吸込口２７からリヤフレーム９内
に吸い込まれる。このリヤフレーム９内に吸い込まれた
冷却風は、シャフト４の軸方向から複数枚の曲面ブレー
ド７ａの吸込側端部に侵入した後に複数枚の曲面ブレー
ド７ａとハウジング２側のシュラウド２９の作用により
徐々にシャフト４の半径方向に偏向して複数枚の曲面ブ
レード７ａの吹出側端部から吹き出される。

【００５０】そして、上記のロータコイル３５およびポ
ールコア３４を冷却した冷却風も、冷却風の半径方向へ
の偏向に従って同様に吹き出される。これらの冷却風
は、三相のステータコイル３２の表面を通過して多数の
排出口２８からリヤフレーム９の外部に排出される。こ
れにより、三相のステータコイル３２の熱が放熱される
ことにより三相のステータコイル３２が冷却される。

【００５１】〔実施例の効果〕以上のように、自動車用
オルタネータ１は、リヤファン７の曲面ブレード７ａの
入口角β1 を６０°から７０°の範囲に設定し、且つ曲
面ブレード７ａの出口角β2 を５０°から６５°の範囲
に設定することにより、リヤファン７の略中心部の軸方
向の外方から吸引された冷却風が徐々に半径方向に偏向
した後に曲面ブレード７ａに衝突することなく、また渦
流を生じることなく、曲面ブレード７ａの凹形状の内側
面に沿ってスムーズに流れて、曲面ブレード７ａの吹出
側端部から吹き出される。

【００５２】したがって、リヤファン７よりも風上側に
三相整流装置１２、電圧調整装置１３、ブラシ１４およ
びスリップリング３６等の被冷却部品が設けられている
ことでリヤファン７に吸入される冷却風の吸入抵抗が大
きくても、被冷却部品を冷却するのに必要な風量を充分
確保できる。これにより、三相整流装置１２、電圧調整
装置１３、ブラシ１４およびスリップリング３６を充分
に冷却でき、また三相のステータコイル３２の冷却効果
も向上するので、自動車用オルタネータ１の小型、高出
力化を達成することができる。

【００５３】また、リヤファン７の回転速度を増加した
り、曲面ブレード７ａの個数を増加したりすることで、
リヤファン７の風量を増加しても、リヤファン７の回転
により発生する冷却風が大きく乱れることを防止できる
ので、ファン騒音が大きくならない。これにより、自動
車の車室内、車室外に伝わる騒音を最小限に抑えること
ができる。

【００５４】そして、リヤファン７の曲面ブレード７ａ
の内径Ｄ1 と曲面ブレード７ａの外径Ｄ2 との比を、
０．７０から０．８５までの範囲に設定することによ
り、リヤファン７の曲面ブレード７ａの入口角β1 を６
０°から７０°の範囲に設定し、且つ曲面ブレード７ａ
の出口角β2 を５０°から６５°の範囲に設定してリヤ
ファン７の風量を最大した時の最小騒音が可能なファン
形状を得ることができる。

【００５５】さらに、フロントファン６の支持板６ｂを
ポールコア３４の一方の爪状磁極部３７の前側壁面に機
械的に固定し、且つリヤファン７の支持板７ｂをバッフ
ルプレート４２を介して他方の爪状磁極部３８の後側壁
面に機械的に固定することにより、リヤファン７を直接
シャフト４の外周に固定するものと比較してシャフト４
の軸方向寸法を短縮できるので、自動車用オルタネータ
１の軸長を短縮できる。これにより、自動車用オルタネ
ータ１の小型、軽量化を達成できるので、狭いエンジン
ルーム内での自動車用オルタネータ１の取付作業性を向
上することができる。

【００５６】〔変形例〕この実施例では、本発明を車両
搭載用エンジンに回転駆動される車両用交流発電機とし
ての自動車用オルタネータ１に適用したが、本発明を車
両搭載用エンジンを除く内燃機関、電動モータ、水車ま
たは風車等の駆動源により回転駆動されるその他の交流
発電機に適用しても良い。

【００５７】この実施例では、フロントファン６および
リヤファン７を鉄系金属板により製作したが、フロント
ファン６およびリヤファン７を樹脂により一体成形して
も良い。また、スリップリング３６とシャフト４とを絶
縁する絶縁部材を樹脂により製作した場合に、その樹脂
とリヤファン７を成形する樹脂とを同一にして一体成形
しても良い。

【００５８】この実施例では、被冷却部品として三相整
流装置１２、電圧調整装置１３、ブラシ１４およびスリ
ップリング３６等を設けたが、被冷却部品として三相整
流装置１２、電圧調整装置１３またはブラシ１４のいず
れか１つを設けておけば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車用オルタネータの全体構造を示した断面
図である（実施例）。

【図２】リヤファンをポールコアに組み付けた状態を示
した正面図である（実施例）。

【図３】（ａ）はリヤファンを示した断面図で、（ｂ）
はリヤファンの曲面ブレードを示した正面図である（実
施例）。

【図４】（ａ）は吸入風量と出口角との関係を示したグ
ラフで、（ｂ）はファン騒音と出口角との関係を示した
グラフである（実施例）。

【図５】（ａ）は比騒音レベルと出口角との関係を示し
たグラフで、（ｂ）は風量と内外径比との関係を示した
グラフである（実施例）。

【図６】車両用交流発電機のリヤファンを示した正面図
である（従来例）。

【符号の説明】

１ 自動車用オルタネータ（空冷式の交流発電機） ２ ハウジング ３ ステータ（固定子） ４ シャフト（回転軸） ５ ロータ（回転子） ６ フロントファン ７ リヤファン（冷却ファン） ８ ドライブフレーム ９ リヤフレーム １０ リヤカバー １１ ブラシホルダ １２ 三相整流装置（被冷却部品） １３ 電圧調整装置（被冷却部品） １４ ブラシ（被冷却部品） ３４ ポールコア（界磁極） ３５ ロータコイル（界磁巻線） ３６ スリップリング（被冷却部品） ６ａ 曲面ブレード ６ｂ 支持板 ７ａ 曲面ブレード ７ｂ 支持板 ７ｃ 補強用リブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）ハウジングの内面に固定された固定
   子と、 （ｂ）この固定子と相対回転する回転子と、 （ｃ）この回転子と共に一体的に回転する冷却ファン
   と、 （ｄ）この冷却ファンよりも吸込側に設けられ、前記冷
   却ファンの回転により発生する冷却風によって冷却され
   る被冷却部品とを備えた交流発電機であって、 前記冷却ファンは、回転方向に凸形状の曲面ブレードを
   複数有し、 前記曲面ブレードの入口側端部での接線と軸心を中心と
   した円周に対する接線とがなす入口角をβ1 、前記曲面
   ブレードの出口側端部での接線と軸心を中心とした円周
   に対する接線とがなす出口角をβ2 としたとき、 ６０°≦β1 ≦７０°、 ５０°≦β2 ≦６５° の関係を満足することを特徴とする交流発電機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の交流発電機において、 前記冷却ファンは、前記曲面ブレードの内径をＤ1 、前
   記曲面ブレードの外径をＤ2 、前記曲面ブレードの内径
   と外径との比を（Ｄ1 ／Ｄ2 ）としたとき、 ０．７０≦（Ｄ1 ／Ｄ2 ）≦０．８５ の関係を満足することを特徴とする交流発電機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の交流発電
   機において、 前記回転子は、界磁巻線が巻装され、前記界磁巻線が通
   電されることにより磁化する界磁極を有し、 前記冷却ファンは、前記界磁極の軸方向の端面に機械的
   に接合されていることを特徴とする交流発電機。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の交流発電機において、 前記冷却ファンは、回転軸の径方向に配され、外周より
   複数の曲面ブレードが軸方向に突設された環状の支持
   板、および前記複数の曲面ブレードから前記支持板に亘
   って一体的に設けられ、前記冷却ファンを補強する複数
   の補強用リブを有することを特徴とする交流発電機。